RU2431049C2 - Catalyst with improved parameters of operation beginning - Google Patents

Catalyst with improved parameters of operation beginning Download PDF

Info

Publication number
RU2431049C2
RU2431049C2 RU2008136075/06A RU2008136075A RU2431049C2 RU 2431049 C2 RU2431049 C2 RU 2431049C2 RU 2008136075/06 A RU2008136075/06 A RU 2008136075/06A RU 2008136075 A RU2008136075 A RU 2008136075A RU 2431049 C2 RU2431049 C2 RU 2431049C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
holes
metal sheets
catalyst according
metal
Prior art date
Application number
RU2008136075/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008136075A (en
Inventor
Юрген КВЕЛЛЬ (DE)
Юрген КВЕЛЛЬ
Original Assignee
Умикоре Аг Унд Ко. Кг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Умикоре Аг Унд Ко. Кг filed Critical Умикоре Аг Унд Ко. Кг
Publication of RU2008136075A publication Critical patent/RU2008136075A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2431049C2 publication Critical patent/RU2431049C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807Metal other than sintered metal
    • F01N3/281Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28Construction of catalytic reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418Honeycomb filters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418Honeycomb filters
    • B01D46/2451Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/247Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418Honeycomb filters
    • B01D46/2451Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2484Cell density, area or aspect ratio
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418Honeycomb filters
    • B01D46/2451Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2486Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure characterised by the shapes or configurations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418Honeycomb filters
    • B01D46/2451Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2486Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure characterised by the shapes or configurations
    • B01D46/249Quadrangular e.g. square or diamond
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418Honeycomb filters
    • B01D46/2451Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2486Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure characterised by the shapes or configurations
    • B01D46/2496Circular
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/9454Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215Coating
    • B01J37/0225Coating of metal substrates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418Honeycomb filters
    • B01D46/2451Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418Honeycomb filters
    • B01D46/2451Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2466Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the adhesive layers, i.e. joints between segments
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: catalyst for cleaning of waste gases of internal combustion engines contains honeycomb element consisting of plain and corrugated metal sheets with inlet end surface and outlet end surface for waste gases; at that, metal sheets are provided with holes for reduction of their heat capacity, and catalyst mass is applied to metal sheets; at that, holes of metal sheets are filled with catalyst mass, and surface area of all the holes is 5 to 80% of the surface area of metal sheets. Also, use of catalyst for cleaning of waste gases of internal combustion engine is described.
EFFECT: reduction of heat capacity and heat conductivity of catalyst.
12 cl, 7 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к металлическим сотовым элементам как носителям для покрытия из катализаторного материала для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.The present invention relates to metal honeycomb elements as carriers for coating a catalyst material for treating exhaust gases of internal combustion engines.

С одной стороны, от сотовых элементов требуется большая геометрическая поверхность для нанесения покрытия, а с другой стороны, желательной является низкая теплоемкость для того, чтобы сотовый элемент быстро нагревался до рабочей температуры катализатора. Наряду с этим, сотовые элементы должны иметь достаточную механическую стабильность для того, чтобы противостоять механическим нагрузкам, возникающим из-за пульсирующего газового потока и вибраций двигателя и транспортного средства. Кроме того, материал сотовых элементов должен быть устойчив к коррозийной атмосфере отработавших газов при высоких температурах.On the one hand, a large geometric surface is required from the honeycomb elements for coating, and on the other hand, a low heat capacity is desirable so that the honeycomb element quickly heats up to the operating temperature of the catalyst. Along with this, the honeycomb elements must have sufficient mechanical stability in order to withstand the mechanical stresses arising from the pulsating gas flow and vibration of the engine and vehicle. In addition, the material of the honeycomb elements must be resistant to the corrosive atmosphere of exhaust gases at high temperatures.

Каталитическое покрытие готового катализатора состоит из тонкодисперсных термостойких оксидов металла, на поверхность которых каталитическим способом осаждают активные металлы платиновой группы. Подходящими являются, например, следующие оксиды металлов: оксид алюминия, оксид титана, оксид кремния, оксид церия, оксид циркония, цеолит и их смеси или смешанные оксиды, а также стабилизаторы, такие как оксид лантана и оксид бария. Для нанесения этих материалов на сотовый элемент порошкообразные вещества превращают, например, в водную суспензию. Вслед за тем эта покрывающая суспензия известным способом осаждается на сотовые элементы, высушивается и укрепляется прокаливанием.The catalytic coating of the finished catalyst consists of finely dispersed heat-resistant metal oxides, on the surface of which the active metals of the platinum group are deposited by catalytic method. Suitable are, for example, the following metal oxides: alumina, titanium oxide, silica, ceria, zirconia, zeolite and mixtures thereof or mixed oxides, as well as stabilizers such as lanthanum oxide and barium oxide. For applying these materials to a honeycomb cell, powdered substances are converted, for example, into an aqueous suspension. Subsequently, this coating suspension is deposited onto the honeycomb elements in a known manner, dried and hardened by calcination.

Сотовые элементы могут иметь различную структуру. Уже в довольно раннее время применялись закрученные в виде спирали сотовые элементы. Они состоят из одного листа гладкого и одного листа гофрированного металлического листа, которые наложены друг на друга, а затем спирально закручены и помещены в кожух. Оба металлических листа образуют каналы, через которые выходят и могут интенсивно вступать в контакт с каталитическим покрытием отработавшие газы.Cell elements may have a different structure. Already at a fairly early time, cell elements twisted in a spiral were used. They consist of one sheet of smooth and one sheet of corrugated metal sheet, which are superimposed on each other, and then spirally twisted and placed in a casing. Both metal sheets form channels through which exhaust gases exit and can intensely come into contact with the catalytic coating.

В другом конструктивном варианте сотовый элемент выполняют из многочисленных попеременно расположенных листов гладкого и гофрированного или в различной степени гофрированного металла, причем металлические листы сначала образуют одну или несколько стоп, которые переплетаются между собой. Концы металлических листов при этом остаются снаружи и могут быть соединены с кожухом. Таким образом, возникают многочисленные соединения между металлическими листами и кожухом, которые повышают механическую прочность сотового элемента.In another constructive embodiment, the honeycomb element is made of numerous alternately arranged sheets of smooth and corrugated or corrugated metal of varying degrees, the metal sheets first forming one or more feet that are intertwined. The ends of the metal sheets remain outside and can be connected to the casing. Thus, there are numerous connections between the metal sheets and the casing, which increase the mechanical strength of the honeycomb element.

В качестве материала для металлических листов предпочтительно используют стальные сплавы, которые, например, представлены на рынке под торговой маркой FeCrAlloy®. При этом речь идет о сплаве железо-хром-алюминий. Толщина металлических листов обычно составляет от 20 до 80 мкм, предпочтительно - 50 мкм.As the material for the metal sheets, steel alloys are preferably used, which, for example, are commercially available under the trade name FeCrAlloy®. This is an alloy of iron-chromium-aluminum. The thickness of the metal sheets is usually from 20 to 80 microns, preferably 50 microns.

Уже долгое время известно снабжение металлических листов отверстиями и желобками для того, чтобы оказывать влияние на поток в каналах и/или достигать поперечного перемешивания между отдельными проточными каналами. Также известно применение прорезанных вдоль листов металла для создания металлических сотовых элементов. US 5599509, например, предлагает на листе металла в области входа в сотовый элемент выполнить поперек направления потока отработавших газов щели для того, чтобы целенаправленно уменьшить теплоемкость сотового элемента в этой области.It has long been known to supply metal sheets with holes and grooves in order to influence the flow in the channels and / or to achieve transverse mixing between the individual flow channels. It is also known to use cut along metal sheets to create metal honeycomb elements. US 5599509, for example, proposes to make slots in the area of the entrance to the cell element across the direction of the exhaust gas flow in order to purposefully reduce the heat capacity of the cell element in this region.

За счет уменьшения теплопроводности и теплоемкости в передней части нанесенное катализаторное покрытие быстрее достигает своей температуры реакции, а тем самым также лучшего обмена, например, оксида углерода и углеводородов. Однако улучшение обмена явно зависит от процентного размера щелевой поверхности металлических листов. Обмен улучшается только тогда, когда область щелевых поверхностей занимает от 20 до 50%. Выше границы в 50% обмен углеводородов снова снижается, так как с увеличением щелевой поверхности при постоянной толщине катализаторного слоя снижается доступная катализаторная масса. Поэтому улучшение обмена можно наблюдать только в фазе разогрева. После фазы разогрева уменьшившаяся катализаторная масса ведет к ухудшению обмена вредных веществ в отработавших газах. Кроме того, такой катализатор из-за малой катализаторной массы обладает низкой устойчивостью к старению. Более того, система отверстий на металлических листах увеличивает динамическое давление катализатора, так как у отверстий образуются турбулентности. Если бы на такой носитель катализатора захотели нанести ту же самую катализаторную массу, что и на носитель с той же геометрией без отверстий, то обязательно увеличилась бы толщина катализаторного слоя, а тем самым также и динамическое давление катализатора.By reducing the thermal conductivity and heat capacity in the front part, the deposited catalyst coating quickly reaches its reaction temperature, and thereby also a better exchange, for example, carbon monoxide and hydrocarbons. However, the improvement in exchange clearly depends on the percentage of the slit surface of the metal sheets. Exchange improves only when the area of the slotted surfaces takes from 20 to 50%. Above the limit of 50%, the hydrocarbon exchange decreases again, since the available catalyst mass decreases with an increase in the slit surface with a constant thickness of the catalyst layer. Therefore, an improvement in metabolism can be observed only in the warm-up phase. After the warm-up phase, a decreased catalyst mass leads to a deterioration in the metabolism of harmful substances in the exhaust gases. In addition, such a catalyst has a low resistance to aging due to the low catalyst mass. Moreover, the system of openings on the metal sheets increases the dynamic pressure of the catalyst, since turbulences form at the openings. If they wanted to apply the same catalyst mass on such a catalyst carrier as on a carrier with the same geometry without holes, the thickness of the catalyst layer would necessarily increase, and thereby also the dynamic pressure of the catalyst.

DE 10314085 А1 также описывает металлические сотовые элементы, состоящие из по меньшей мере частично перфорированных металлических листов. Назначение отверстий заключается в том, чтобы сделать возможным поперечное перемешивание потоков отработавших газов из различных проточных каналов. Поэтому при нанесении покрытия обращают внимание на то, чтобы отверстия не закрывались покрывающей суспензией. По этой причине сотовые элементы покрываются в виброустройстве, которое осуществляет относительное движение между покрывающей суспензией и ее носителем, и тем самым предотвращает закупоривание отверстий.DE 10314085 A1 also describes metal honeycomb elements consisting of at least partially perforated metal sheets. The purpose of the holes is to make it possible to cross-mix the flow of exhaust gases from various flow channels. Therefore, when applying the coating, pay attention to the fact that the holes are not closed by the coating suspension. For this reason, the honeycomb elements are coated in a vibration device that carries out relative motion between the coating suspension and its carrier, and thereby prevents clogging of the holes.

US 5821194 описывает металлический сотовый элемент из листов гладкого и гофрированного металла. Для улучшения адгезии массы предварительного покрытия металлические листы снабжаются многочисленными отверстиями, в которые в процессе покрытия проникает масса предварительного покрытия и осуществляет механическое сцепление металлических листов и покрывающей массы. Для этого диаметр отверстий равен примерно половине толщины металлических листов и тем самым составляет от 25 до 35 мкм. Отверстия расположены на расстоянии около 1 мм друг от друга.US 5821194 describes a metal honeycomb element of sheets of smooth and corrugated metal. To improve the adhesion of the pre-coating mass, the metal sheets are provided with numerous holes into which the pre-coating mass penetrates during the coating process and engages the metal sheets and the coating mass mechanically. For this, the diameter of the holes is approximately half the thickness of the metal sheets and thereby ranges from 25 to 35 microns. The holes are located at a distance of about 1 mm from each other.

Настоящее изобретение должно устранить известные из уровня техники недостатки металлических поверхностей с отверстиями. Задачей изобретения является компенсация подходящими мерами потери поверхности носителя, обусловленной площадью отверстий металлических листов.The present invention should eliminate the disadvantages of the prior art drawbacks of metal surfaces. The objective of the invention is the compensation of suitable measures of surface loss of the carrier, due to the area of the holes of the metal sheets.

Эта задача решается при помощи катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, который содержит сотовый элемент из листов гладкого и гофрированного металла с входной торцевой поверхностью и выходной торцевой поверхностью для отработавших газов, причем металлические листы снабжены отверстиями и/или щелями для снижения их теплоемкости, и на металлические листы нанесена катализаторная масса. Катализатор отличается тем, что отверстия и/или щели металлических листов, по возможности, полностью заполнены катализаторной массой, а площадь отверстий всех отверстий в совокупности составляет от 5 до 80% всей площади металлического листа.This problem is solved by using a catalyst for cleaning exhaust gases of internal combustion engines, which contains a honeycomb element made of sheets of smooth and corrugated metal with an input end surface and an output end surface for exhaust gases, the metal sheets provided with openings and / or slots to reduce their heat capacity, and a catalyst mass is applied to the metal sheets. The catalyst is characterized in that the openings and / or slots of the metal sheets are, as far as possible, completely filled with the catalyst mass, and the area of the openings of all the holes together makes up 5 to 80% of the total area of the metal sheet.

В отличие от US 5599509 отверстия и щели на металлических листах заполнены согласно настоящему изобретению катализаторной массой. Заполнение катализаторной массой или предварительным покрытием производится непосредственно перед процессом нанесения покрытия; не требуется никаких дополнительных рабочих процессов. Если используется то же количество катализаторной массы, что и в случае носителей той же геометрии без отверстий, теплоемкость уменьшается на процент отверстий в металлических листах. Для оценки этих эффектов могут служить физические характеристики в таблице 1.In contrast to US 5,599,509, the openings and slots on the metal sheets are filled according to the present invention with a catalyst mass. Filling with a catalyst mass or preliminary coating is carried out immediately before the coating process; no additional workflows are required. If the same amount of catalyst mass is used as in the case of carriers of the same geometry without holes, the heat capacity is reduced by the percentage of holes in the metal sheets. The physical characteristics in table 1 can serve to evaluate these effects.

Таблица 1Table 1 Сравнительные физические характеристики сплава FeCrAlloy и катализаторного слоя из оксида алюминияComparative physical characteristics of FeCrAlloy alloy and aluminum oxide catalyst layer СвойстваProperties FeCrAlloyFeCrAlloy Катализаторный слойCatalyst layer Плотность, г/дм3 Density, g / dm 3 7,287.28 1,2-1,61.2-1.6 Удел, теплоемкость, Дж/(кг·К)Part, heat capacity, J / (kg · K) 480480 750-950750-950 Теплопроводность, Вт/(м·К)Thermal conductivity, W / (m · K) 1616 1,41.4

Согласно изобретению преимущество заключается в том, что отверстия в металлических листах не ведут к уменьшению катализаторной массы. Вследствие этого предлагаемый катализатор за счет снижения теплоемкости носителя очень быстро достигает своей температуры реакции и затем развивает полную активность несокращенной катализаторной поверхности. Кроме того, предлагаемый катализатор вследствие высокой концентрации заполнения катализаторной массой имеет повышенную устойчивость к старению по сравнению с традиционными катализаторами с отверстиями.According to the invention, the advantage is that the holes in the metal sheets do not lead to a decrease in the catalyst mass. As a result, the proposed catalyst, by reducing the heat capacity of the carrier, very quickly reaches its reaction temperature and then develops the full activity of the unabridged catalyst surface. In addition, the proposed catalyst due to the high concentration of the filling of the catalyst mass has increased resistance to aging compared with traditional catalysts with holes.

Разумеется, той же концентрации заполнения также можно было достичь согласно уровню техники без укупоривания отверстий на сотовом элементе. Однако тогда бы толщина покрытия была неизбежно существенно больше и тем самым привела бы к повышенному сопротивлению потоку в катализаторе.Of course, the same filling concentration could also be achieved according to the prior art without capping the openings on the honeycomb. However, then the coating thickness would inevitably be significantly larger and thereby would lead to increased flow resistance in the catalyst.

Для изготовления катализатора согласно изобретению свойства покрывающей суспензии должны соответствовать размеру отверстия, чтобы обеспечить полное заполнение катализаторной массой, по возможности, всех отверстий. Жидкотекучие покрывающие суспензии могут закупоривать только маленькие отверстия; густотекучие покрывающие суспензии, напротив, покрывают также и более крупные отверстия.For the manufacture of the catalyst according to the invention, the properties of the coating slurry must correspond to the size of the holes in order to ensure that, with the catalyst mass, all holes are completely filled. Liquid flowing coating suspensions may clog only small openings; thick flowing coating suspensions, in contrast, also cover larger openings.

Специалист может легко определить оптимальные условия путем проведения нескольких предварительных испытаний.The person skilled in the art can easily determine the optimal conditions by conducting several preliminary tests.

Форма отверстий может быть не круглой. Покрываемая покрывающей суспензией площадь отверстий зависит от формы отверстий и свойств покрывающей суспензии. В общем, площадь отдельных отверстий может составлять от 0,1 до 25 мм2. В случае круглых отверстий зарекомендовала себя площадь отверстий от 0,1 до 1 мм2; в случае продолговатых отверстий их площадь, напротив, может составлять от 0,25 до 25, предпочтительно от 0,25 до 5 мм2. Поэтому отверстия в рамках названных ограничений могут быть круглыми, эллиптическими, овальными, квадратными, прямоугольными, щелевидными или многоугольными.The shape of the holes may not be round. The area of holes covered by the coating suspension depends on the shape of the holes and the properties of the coating suspension. In general, the area of individual holes may be from 0.1 to 25 mm 2 . In the case of round holes, the area of the holes is 0.1 to 1 mm 2 ; in the case of oblong holes, their area, on the contrary, can be from 0.25 to 25, preferably from 0.25 to 5 mm 2 . Therefore, the holes within the mentioned restrictions can be round, elliptical, oval, square, rectangular, slit-like or polygonal.

Если соблюдается вышеуказанный перечень характеристик покрывающей суспензии и габаритных размеров отверстия, то для непосредственного процесса нанесения покрытия можно применять известные методы нанесения покрытия путем окунания, обливания, всасывания или закачивания. При удалении излишней покрывающей суспензии путем выдувания сжатым воздухом следует однако обращать внимание на то, что в ходе этого процесса отверстия, закупоренные влажной катализаторной массой, не открываются снова.If the above list of characteristics of the coating suspension and the overall dimensions of the hole is observed, then for the direct coating process, known methods of coating by dipping, dousing, suction or injection can be applied. When removing excess coating slurry by blowing with compressed air, it should be noted, however, that during this process, openings plugged with a moist catalyst mass do not open again.

После высыхания покрывающей суспензии ее прокаливают при температуре в диапазоне примерно от 300 до 600°C. Затем отверстия закупоривают прочным слоем катализаторной массы, которая выдерживает жесткие условия эксплуатации в тракте отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.After the coating suspension has dried, it is calcined at a temperature in the range of about 300 to 600 ° C. Then the holes are corked with a strong layer of catalyst mass, which withstands the harsh operating conditions in the exhaust gas path of the internal combustion engine.

Таким образом, как и в случае сотового элемента без отверстий, в зависимости от желаемой толщины покрытия может быть достигнута концентрация покрытия от 50 до 400 грамм на литр объема сотового элемента. Если необходимо достигнуть той же концентрации покрытия без закупоривания отверстий, следовало бы соответствующим образом увеличить толщину покрытия на металлических листах.Thus, as in the case of a honeycomb element without holes, depending on the desired coating thickness, a coating concentration of 50 to 400 grams per liter of volume of the honeycomb element can be achieved. If it is necessary to achieve the same concentration of the coating without clogging the holes, it would be appropriate to increase the thickness of the coating on the metal sheets accordingly.

Для производства сотового элемента предпочтительно используют все металлические листы как гладкие, так и гофрированные, в перфорированном виде. Преимущества изобретения, однако, проявляются - хотя и в ослабленной форме - также и в том случае, если, например, используются листы только гладкого или только гофрированного металла в перфорированном виде.For the production of the honeycomb element, preferably all metal sheets, both smooth and corrugated, in perforated form are used. The advantages of the invention, however, are manifested - albeit in a weakened form - also if, for example, sheets of only smooth or only corrugated metal in perforated form are used.

Кроме того, может оказаться целесообразным ограничение расположения отверстий только определенной областью сотового элемента. Преимуществом является, например, размещение отверстий только в области набегающего потока сотового элемента.In addition, it may be appropriate to limit the location of the holes only to a specific area of the honeycomb element. An advantage is, for example, the placement of holes only in the region of the oncoming flow of the honeycomb element.

Площадь всех отверстий в совокупности относительно общей площади А металлических листов в области с наличием отверстий определяет достижимое снижение теплоемкости. Согласно изобретению площадь всех отверстий по отношению к общей площади в перфорированной области составляет от 5 до 80%. При площади более чем 80% система отверстий слишком сильно ухудшает прочность сотового элемента. Предпочтительно доля отверстий составляет от 5 до 65, в особенности от 20 до 65%.The area of all openings in combination with respect to the total area A of the metal sheets in the area with the presence of openings determines an achievable decrease in heat capacity. According to the invention, the area of all openings with respect to the total area in the perforated region is from 5 to 80%. With an area of more than 80%, the hole system degrades the cell strength too much. Preferably, the proportion of holes is from 5 to 65, in particular from 20 to 65%.

Дополнительно к отверстиям металлические листы также могут иметь желобки и углубления, если необходимо создать завихрение потока отработавших газов для улучшения контакта с каталитическим покрытием.In addition to the holes, the metal sheets may also have grooves and recesses if it is necessary to create a swirl of the exhaust gas flow to improve contact with the catalytic coating.

Особо благоприятно проявило себя использование для образующих сотовой элемент металлических листов так называемого просечно-вытяжного листа. Просечно-вытяжным листом называют металлический лист с отверстиями, так называемыми ячейками, которые образуются посредством смещенных просечек при одновременном горизонтальном, по отношению к просечкам, вытягивании без потери материала. Просечно-вытяжной лист имеет решетчатую структуру с ромбовидными или щелевидными ячейками. Ячейки состоят из перемычек и окантованных ими отверстий. Точки пересечения перемычек называют узловыми точками. Размер ячейки определяется длиной и шириной ячейки. Длина ячейки составляет расстояние от середины узловых точек до середины узловых точек по направлению длинной диагонали. Соответствующим образом определяют и ширину ячейки. Еще одной характеристикой просечно-вытяжного листа является ширина их перемычек.The use of metal sheets of the so-called expanded metal sheet for forming a cellular element proved particularly favorable. An expanded metal sheet is a metal sheet with openings, the so-called cells, which are formed by offset notches while simultaneously stretching without loss of material horizontally with respect to the notches. The expanded metal has a lattice structure with rhomboid or slit-shaped cells. The cells consist of jumpers and holes bounded by them. Crossing points of jumpers are called nodal points. The cell size is determined by the length and width of the cell. The cell length is the distance from the middle of the nodal points to the middle of the nodal points in the direction of a long diagonal. The cell width is also determined accordingly. Another characteristic of expanded metal is the width of their lintels.

При изготовлении просечно-вытяжного листа из металлического листа ширина металлического листа, перпендикулярная по отношению к направлению вытягивания, остается неизменной, так как перемычки при высечной штамповке растягиваются, а еще не проштампованный лист перед ними сопротивляется деформации. При этом образуется рифленая, пластически структурированная поверхность просечно-вытяжного листа. В случае, если требуется гладкая поверхность, просечно-вытяжной лист может быть прокатан вальцами после вытягивания. Просечно-вытяжной лист может изготовляться со свободной площадью поперечного сечения от 4 до примерно 90%.In the manufacture of an expanded metal sheet from a metal sheet, the width of the metal sheet perpendicular to the direction of drawing remains unchanged, since the bridges are stretched during die-cutting and the sheet not yet stamped in front of them resists deformation. In this case, a corrugated, plastically structured surface of the expanded metal sheet is formed. In case a smooth surface is required, the expanded metal sheet can be rolled with rollers after stretching. Expanded metal sheet can be made with a free cross-sectional area of from 4 to about 90%.

Для предлагаемого катализатора гладкие или гофрированные металлические листы, или оба типа листов могут состоять из просечно-вытяжного листа. Длина ячейки предпочтительно составляет от 0,5 до 5 мм при степени вытягивании от 5 до 80, предпочтительно от 10 до 50%. Хорошие результаты были достигнуты с просечно-вытяжным листом при вытягивании на 30%. Вытягивание на 30% означает, что просечно-вытяжной лист после изготовления обладает длиной, равной 1,3 длины исходного листа. Такой лист также обладает свободной площадью отверстий около 23% и массой, уменьшенной на этот процент по отношению к обычному листу такой же длины.For the proposed catalyst, smooth or corrugated metal sheets, or both types of sheets may consist of expanded metal sheet. The cell length is preferably from 0.5 to 5 mm with a stretch ratio of from 5 to 80, preferably from 10 to 50%. Good results were achieved with expanded metal with 30% stretch. A 30% stretch means that the expanded metal sheet after manufacture has a length equal to 1.3 of the length of the original sheet. Such a sheet also has a free hole area of about 23% and a mass reduced by this percentage relative to a conventional sheet of the same length.

Рифленая поверхность просечно-вытяжного листа оказывает благоприятный эффект на каталитическое воздействие готового катализатора, так как за счет этого происходит завихрение отработавших газов в проточных каналах катализатора, и тем самым улучшается контакт с катализаторным покрытием. Однако по этой причине повышается и противодавление отработавших газов. Если это нежелательно, то просечно-вытяжные листы могут быть выровнены вальцами перед выполнением из них корпуса катализатора.The corrugated surface of the expanded metal sheet has a beneficial effect on the catalytic effect of the finished catalyst, since this causes turbulence of the exhaust gases in the flow channels of the catalyst, and thereby improves contact with the catalyst coating. However, for this reason, the exhaust backpressure also increases. If this is undesirable, expanded metal sheets may be aligned with rollers before the catalyst body is formed therefrom.

Катализаторы согласно изобретению применяются для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Каталитическое покрытие при этом может соответствовать специальным требованиям состава отработавших газов. Покрытие может содержать катализатор окисления, трехкомпонентный катализатор, катализатор-накопитель оксида азота, катализатор избирательного катализаторного восстановления. Предлагаемый согласно изобретению катализатор может использоваться в транспортных средствах с ДВС с принудительным воспламенением рабочей смеси или с дизельным двигателем, а также в качестве расположенного рядом с двигателем катализатора для режима пуска и прогрева двигателя или в качестве катализатора, расположенного под днищем кузова. Катализатор является особенно предпочтительным для очистки отработавших газов моторизированных двухколесных транспортных средств и плавучих средств.The catalysts according to the invention are used for purification of exhaust gases of internal combustion engines. In this case, the catalytic coating can meet the special requirements of the composition of the exhaust gases. The coating may comprise an oxidation catalyst, a three-component catalyst, a nitric oxide storage catalyst, and a selective catalyst reduction catalyst. The catalyst proposed according to the invention can be used in vehicles with internal combustion engines with forced ignition of the working mixture or with a diesel engine, as well as a catalyst located next to the engine for starting and warming up the engine, or as a catalyst located under the underbody. A catalyst is particularly preferred for the exhaust gas treatment of motorized two-wheeled vehicles and floating vehicles.

Дальнейшему толкованию изобретения служат фигуры с 1 по 7. На чертежах показаны:A further interpretation of the invention are figures 1 to 7. The drawings show:

Фиг.1-4: примеры перфорированных металлических листов с различными формами отверстий и их содержанием,Figure 1-4: examples of perforated metal sheets with various shapes of holes and their content,

Фиг.5: пример улучшенных параметров начала работы катализатора,Figure 5: an example of improved start-up parameters of the catalyst,

Фиг.6: фотографические снимки применяемого для формирования сотового элемента просечно-вытяжного листа со степенью вытягивания 30%,6: photographic images used for forming a honeycomb element expanded metal sheet with a degree of stretching of 30%,

а) без нанесения покрытия,a) without coating,

б) после нанесения каталитического покрытия.b) after applying a catalytic coating.

Фиг.7: сравнительное измерение выхода отработавших газов в европейском испытательном цикле мотоциклов с обычным сотовым элементом, состоящим из металлических листов без отверстий, и сотовым элементом согласно изобретению с металлическими листами, выполненными из просечно-вытяжного листа.7: a comparative measurement of the exhaust gas output in the European motorcycle test cycle with a conventional honeycomb element consisting of metal sheets without holes and a honeycomb element according to the invention with metal sheets made of expanded metal sheet.

На фиг. с 1 по 5 показаны несколько примеров возможных систем отверстий металлических листов в соответствующем масштабу изображении при двукратном увеличении.In FIG. 1 through 5 show several examples of possible hole systems of metal sheets in the corresponding scale of the image at double magnification.

На фиг.1 и 2 показаны системы отверстий из округлых отверстий с диаметром от 0,8 мм. Системы отверстий фиг.1 и 2 отличаются друг от друга расстоянием отверстий друг от друга и, тем самым, различным процентным соотношением площади, приходящейся на отверстия. Согласно фиг.1 площадь отверстий составляет 50% перфорированной области листа, в то время как согласно системе отверстий на фиг.2 площадь отверстий составляет только 25%.Figures 1 and 2 show hole systems of rounded holes with a diameter of 0.8 mm or more. The hole systems of FIGS. 1 and 2 differ from each other by the distance of the holes from each other and, thus, by a different percentage of the area per hole. According to figure 1, the area of the holes is 50% of the perforated area of the sheet, while according to the system of holes in figure 2, the area of the holes is only 25%.

На фиг.3 и 4 показана система отверстий с продольными отверстиями различной величины и с различным процентным соотношением площади отверстий.Figures 3 and 4 show a system of holes with longitudinal holes of various sizes and with different percentages of the area of the holes.

Моделирующие расчетыModeling Calculations

Для доказательства преимуществ катализатора согласно изобретению были выполнены моделирующие расчеты. В качестве основы для моделирования были произведены измерения показателей состава отработавших газов, то есть концентрации вредных веществ и температура отработавших газов, мотоцикла с четырехтактным двигателем объемом 1200 см3 по испытательному циклу EU3 в зависимости от времени проведения испытания.To prove the advantages of the catalyst according to the invention, simulation calculations were performed. As a basis for the simulation, measurements were made of the exhaust gas composition, that is, the concentration of harmful substances and the temperature of the exhaust gas, of a motorcycle with a four-stroke engine with a volume of 1200 cm 3 according to the EU3 test cycle depending on the time of the test.

Для расчета реакции вредных веществ были взяты два металлических сотовых элемента с плотностью ячейки 360 см-2, диаметром 90 мм и длиной 74,5 мм. Выполненные из сплава FeCrAlloy металлические листы имели плотность 50 мкм. При проведении сравнительного расчета исходили из того, что сотовой элемент состоит из металлических листов без отверстий, в то время как для расчета примера было принято, что сотовый элемент имеет перфорированные металлические листы с площадью отверстий 50%. В качестве катализаторного покрытия использовался трехкомпонентный катализатор, содержащий платину, палладий и родий, с одинаковой в обоих случаях концентрацией благородного металла, равной 1,48 г/л объема сотового элемента.To calculate the reaction of harmful substances, two metal honeycomb cells with a cell density of 360 cm -2 , a diameter of 90 mm and a length of 74.5 mm were taken. Metal sheets made of FeCrAlloy alloy had a density of 50 μm. When conducting a comparative calculation, it was assumed that the honeycomb element consists of metal sheets without holes, while for the calculation of the example, it was assumed that the honeycomb element has perforated metal sheets with a hole area of 50%. As a catalyst coating, we used a three-component catalyst containing platinum, palladium and rhodium, with the same concentration of the noble metal in both cases equal to 1.48 g / l of the volume of the honeycomb element.

Результаты измерений и расчеты представлены на фиг.5 для первых 200 секунд цикла EU3. ″V″ обозначает эпюру скоростей мотоцикла в соответствии с тестовым циклом. Т1 соответствует измеренной динамике температуры отработавших газов перед входом в катализатор.The measurement results and calculations are presented in figure 5 for the first 200 seconds of the EU3 cycle. ″ V ″ denotes a motorcycle speed diagram in accordance with the test cycle. T1 corresponds to the measured dynamics of the temperature of the exhaust gases before entering the catalyst.

Кривая Т2 на фиг.5 показывает рассчитанную динамику температуры за сравниваемым катализатором без отверстий, в то время как кривая Т3 показывает динамику температуры за перфорированным катализатором примера. Можно явно распознать, что вследствие наличия системы отверстий катализатор примера нагревается существенно быстрее. Таким образом, катализатор с отверстиями достигает температуры в 250°C на Δt=13 с быстрее, чем сравнительный катализатор.Curve T2 in FIG. 5 shows the calculated temperature dynamics behind the compared catalyst without holes, while curve T3 shows the temperature dynamics behind the perforated catalyst of the example. You can clearly recognize that due to the presence of a system of holes, the example catalyst heats up much faster. Thus, the catalyst with holes reaches a temperature of 250 ° C at Δt = 13 s faster than the comparative catalyst.

Пример 1: Сравнительный катализатор (катализатор А):Example 1: Comparative Catalyst (Catalyst A):

Круглоцилиндрический металлический сотовый элемент из листов металлической фольги без отверстий толщиной 0,05 мм, диаметром 90 мм, длиной 74,5 мм и плотностью ячеек 200 см-2 был покрыт традиционным трехкомпонентным катализатором, содержащим платину, палладий и родий, с концентрацией благородного металла 1,55 г/л объема сотового элемента.A round cylindrical metal honeycomb element made of metal foil sheets without holes 0.05 mm thick, 90 mm in diameter, 74.5 mm long and 200 cm -2 cell density was coated with a traditional three-component catalyst containing platinum, palladium and rhodium, with a concentration of noble metal 1 , 55 g / l of the cell element volume.

Пример 2: Катализатор согласно изобретению (катализатор В)Example 2: The catalyst according to the invention (catalyst B)

Для сравнения каталитических свойств был изготовлен еще один катализатор с металлическим носителем с теми же габаритными размерами, толщиной фольги и плотностью ячеек, что и сравнительный катализатор. Вместо металлической фольги без отверстий был использован, однако, просечно-вытяжной лист со степенью вытягивания 30% и длиной ячейки 0,6, шириной ячейки 0,5 и шириной перемычки 0,18 мм. Металлический носитель был покрыт тем же трехкомпонентным катализатором той же концентрации, что и сравнительный катализатор.To compare the catalytic properties, another metal-supported catalyst was manufactured with the same overall dimensions, foil thickness, and cell density as the comparative catalyst. Instead of a metal foil without holes, however, an expanded metal sheet with a degree of extrusion of 30% and a cell length of 0.6, a cell width of 0.5, and a bridge width of 0.18 mm was used. The metal support was coated with the same ternary catalyst of the same concentration as the comparative catalyst.

Фиг.6а) показывает фотографический снимок структуры использованного просечно-вытяжного листа до нанесения каталитического покрытия. На фиг.6б) показан соответствующий снимок после нанесения каталитического покрытия. Можно явно распознать, что отверстия ячеек просечно-вытяжного листа полностью заполнены катализаторной массой. Катализаторная масса прекрасно сцеплялась с просечно-вытяжным листом, и отслаивания не происходили также при подаче сжатого воздуха и постукивании.6 a) shows a photograph of the structure of the used expanded metal sheet before applying the catalytic coating. On figb) shows the corresponding picture after applying the catalytic coating. It can be clearly recognized that the openings of the cells of the expanded metal sheet are completely filled with the catalyst mass. The catalyst mass adhered perfectly to the expanded metal sheet, and peeling did not occur also when compressed air was supplied and tapped.

Измерения динамического давления:Dynamic Pressure Measurements:

Динамическое давление обоих катализаторов с металлическим носителем было замерено до и после нанесения каталитического покрытия при массовом потоке от 300 Нм3/ч (Нм3=стандартный м3). Результаты представлены в следующей таблице 2.The dynamic pressure of both metal supported catalysts was measured before and after the catalytic coating was applied at a mass flow of 300 Nm 3 / h (Nm 3 = standard m 3 ). The results are presented in the following table 2.

Таблица 2table 2 Результаты измерений динамического давленияDynamic Pressure Measurement Results КатализаторCatalyst Динамическое давление в мбар при 300 Нм3Dynamic pressure in mbar at 300 Nm 3 / h до покрытияbefore cover после покрытияafter coating Увеличение [%]Increase [%] АBUT 5,95.9 9,49,4 5858 ВAT 8,28.2 10,110.1 2222

Предлагаемый носитель катализатора В без покрытия благодаря своей трехмерноструктурированной поверхности имеет существенно более высокое динамическое давление, чем металлический носитель с неперфорированной металлической фольгой.The proposed catalyst carrier B without coating, due to its three-dimensional structure, has a significantly higher dynamic pressure than a metal carrier with an unperforated metal foil.

После нанесения катализаторного слоя динамическое давление сравниваемого катализатора повышается на 58% с 5,9 до 9,4 мбар. При использовании носителя катализатора из фольги, выполненной из просечно-вытяжного листа, динамическое давление после нанесения покрытия повышается только на 22% с 8,2 до 10,1 мбар. Здесь наблюдают поразительный результат: благодаря заполнению ячеек просечно-вытяжного листа катализаторной массой разницей динамического давления между обоими катализаторами можно пренебречь по сравнению с увеличением динамического давления между носителем катализатора с ненанесенным и с нанесенным покрытием.After applying the catalyst layer, the dynamic pressure of the compared catalyst rises by 58% from 5.9 to 9.4 mbar. When using a catalyst carrier made of foil made of expanded metal, the dynamic pressure after coating increases only by 22% from 8.2 to 10.1 mbar. A striking result is observed here: due to the filling of the cells of the expanded metal sheet with the catalyst mass, the difference in dynamic pressure between the two catalysts can be neglected in comparison with the increase in the dynamic pressure between the uncoated and coated catalyst carriers.

Измерение выброса отработавших газов в европейском испытательном цикле мотоциклов:Exhaust emission measurement in the European motorcycle test cycle:

На катализаторах А и В были произведены измерения на мотоцикле на предмет выброса ими отработавших газов во время европейского испытательного цикла мотоциклов. На фиг.7 показаны суммарные измеренные величины, полученные во время испытаний, по выбросам СО, PC и NOx обоих катализаторов в зависимости от длительности пробега. На фиг.7 также показана скорость движения мотоцикла. Кривые выброса оксида угля и углеводорода для предлагаемого катализатора В располагаются существенно ниже кривых сравнительного катализатора А. Различие в выбросе между обоими катализаторами обусловлено стадией холодного старта, длящейся первые 100 секунд, и имеет своей причиной более короткое время начала работы благодаря его меньшей термической массе. После прохождения стадии холодного старта оба катализатора одинаково хорошо преобразуют вредные вещества, так как они покрыты одинаковым количеством катализаторной массы. Вследствие этого кривые выброса после прохождения стадии холодного старта проходят параллельно друг другу.Catalysts A and B were measured on a motorcycle for their exhaust emissions during the European motorcycle test cycle. 7 shows the total measured values obtained during the tests, on the emissions of CO, PC and NOx of both catalysts depending on the duration of the run. 7 also shows the speed of the motorcycle. The emission curves of coal oxide and hydrocarbon for the proposed catalyst B are significantly lower than the curves of comparative catalyst A. The difference in emissions between the two catalysts is due to the cold start stage, lasting the first 100 seconds, and has a shorter start time due to its lower thermal mass. After passing through the cold start stage, both catalysts convert harmful substances equally well, since they are coated with the same amount of catalyst mass. As a result of this, the emission curves after passing through the cold start stage are parallel to each other.

В таблице 3 приводятся результаты пофазового измерения для вредных веществ во время этого испытания.Table 3 shows the results of phase-by-phase measurements for harmful substances during this test.

Таблица 3Table 3 Результаты пофазового измерения европейского испытательного цикла мотоциклов.Phase Measurement Results of the European Motorcycle Test Cycle. КатализаторCatalyst Фазовые результатыPhase Results СОWith ТНС3 *)THS3 *) NOxNOx СO2CO2 АBUT г/тестg / test 7,0087,008 2,9902,990 1,1111,111 1764,8651764,865 г/кмg / km 0,56730.5673 0,2340.234 0,0870,087 138,204138,204 ВAT г/тестg / test 5,6735,673 2,0432,043 0,8950.895 1751,6601751,660 г/кмg / km 0,4440.444 0,1600.160 0,0700,070 137,256137,256 *) ТНС3: общий углеводород, рассчитанный как С3.*) THC3: total hydrocarbon calculated as C3.

Результаты таблицы 3 показывают, что предлагаемый катализатор В по сравнению со сравниваемым катализатором имеет сниженные значения выброса оксида азота - на 19%, выброс ТНС3 - на 31% и выброса оксидов азота - на 19%.The results of table 3 show that the proposed catalyst B in comparison with the compared catalyst has a reduced emission of nitric oxide - by 19%, the emission of THC3 - by 31% and the emission of nitrogen oxides - by 19%.

Claims (12)

1. Катализатор для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащий сотовый элемент из гладких и гофрированных металлических листов с входной торцевой поверхностью и выходной торцевой поверхностью для отработавших газов, причем металлические листы снабжены отверстиями для уменьшения их теплоемкости, а на металлические листы нанесена катализаторная масса, отличающийся тем, что отверстия металлических листов заполнены катализаторной массой, а площадь отверстий всех отверстий в совокупности составляет от 5 до 80% площади металлических листов.1. A catalyst for treating exhaust gases of internal combustion engines, comprising a honeycomb element made of smooth and corrugated metal sheets with an inlet end surface and an outlet end surface for exhaust gases, the metal sheets having openings to reduce their heat capacity, and a catalyst mass is deposited on the metal sheets, characterized in that the holes of the metal sheets are filled with a catalyst mass, and the area of the holes of all the holes in the aggregate is from 5 to 80% p the ribs of metal sheets. 2. Катализатор по п.2, отличающийся тем, что отверстия имеют круглое, эллиптическое, овальное, квадратное, прямоугольное, щелевидное или многоугольное поперечное сечение.2. The catalyst according to claim 2, characterized in that the holes have a round, elliptical, oval, square, rectangular, slit-like or polygonal cross section. 3. Катализатор по п.2, отличающийся тем, что отверстия имеют площадь от 0,1 мм2 и 25 мм2.3. The catalyst according to claim 2, characterized in that the holes have an area of from 0.1 mm 2 and 25 mm 2 . 4. Катализатор по п.3, отличающийся тем, что отверстия нанесены на всю поверхность металлических листов или на ее часть.4. The catalyst according to claim 3, characterized in that the holes are applied to the entire surface of the metal sheets or to a part thereof. 5. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что гладкие или гофрированные металлические листы или оба типа металлических листов выполнены из просечно-вытяжного листа, причем просечно-вытяжной лист имеет длину ячейки от середины узла до середины узла от 0,5 до 5 мм.5. The catalyst according to claim 1, characterized in that the smooth or corrugated metal sheets or both types of metal sheets are made of expanded metal, the expanded metal sheet having a cell length from the middle of the node to the middle of the node from 0.5 to 5 mm . 6. Катализатор по п.5, отличающийся тем, что степень вытягивания просечно-вытяжного листа выбрана из интервала между 5 и 80%.6. The catalyst according to claim 5, characterized in that the degree of stretching of the expanded metal sheet is selected from the interval between 5 and 80%. 7. Катализатор по п.6, отличающийся тем, что после изготовления просечно-вытяжной лист прокатан вальцами.7. The catalyst according to claim 6, characterized in that after manufacturing the expanded metal sheet is rolled. 8. Катализатор по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что ячейки просечно-вытяжного листа нанесены на всей поверхности просечно-вытяжного листа или на ее части.8. The catalyst according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the cells of the expanded metal sheet are deposited on the entire surface of the expanded metal sheet or in part thereof. 9. Катализатор по п.1, отличающийся тем, что он имеет загрузку катализаторной массой с концентрацией от 50 до 400 г/л объема сотового элемента.9. The catalyst according to claim 1, characterized in that it has a loading of the catalyst mass with a concentration of from 50 to 400 g / l of the volume of the honeycomb element. 10. Использование катализатора по любому из предшествующих пунктов для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.10. The use of the catalyst according to any one of the preceding paragraphs for the purification of exhaust gases of internal combustion engines. 11. Использование по п.10, отличающееся тем, что катализатор используется на транспортных средствах в качестве катализатора режима пуска и прогрева двигателя или в качестве катализатора, расположенного под днищем кузова.11. The use of claim 10, characterized in that the catalyst is used on vehicles as a catalyst for starting and warming up the engine or as a catalyst located under the underbody. 12. Использование по п.10, отличающееся тем, что катализатор используется для очистки отработавших газов моторизированных двухколесных транспортных средств или моторизированных плавучих средств. 12. The use of claim 10, characterized in that the catalyst is used for purification of exhaust gases of motorized two-wheeled vehicles or motorized floating vehicles.
RU2008136075/06A 2006-02-07 2007-02-07 Catalyst with improved parameters of operation beginning RU2431049C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006005788A DE102006005788A1 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Catalyst with improved light-off behavior
DE102006005788.0 2006-02-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008136075A RU2008136075A (en) 2010-03-20
RU2431049C2 true RU2431049C2 (en) 2011-10-10

Family

ID=38198428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008136075/06A RU2431049C2 (en) 2006-02-07 2007-02-07 Catalyst with improved parameters of operation beginning

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7767622B2 (en)
EP (1) EP1984607B1 (en)
JP (1) JP5268653B2 (en)
KR (1) KR20080101889A (en)
CN (1) CN101395352B (en)
AT (1) ATE477404T1 (en)
BR (1) BRPI0707706B1 (en)
DE (2) DE102006005788A1 (en)
RU (1) RU2431049C2 (en)
WO (1) WO2007090618A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007018612A1 (en) * 2007-04-19 2008-10-23 Süd-Chemie AG Catalyst bodies
US8207084B2 (en) * 2009-06-23 2012-06-26 Ford Global Technologies, Llc Urea-resistant catalytic units and methods of using the same
EP3702032A4 (en) 2017-10-27 2021-06-02 Cataler Corporation Exhaust gas purging device using metallic base material and method for manufacturing exhaust gas purging device
WO2019194881A1 (en) * 2018-04-05 2019-10-10 Catalytic Combustion Corporation Metal foil catalyst for the control of emissions from diesel engines
WO2020032002A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 本田技研工業株式会社 Catalyst device
WO2021049038A1 (en) * 2019-09-13 2021-03-18 日立化成株式会社 Treatment member, treatment method, and treatment device

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2853547C2 (en) * 1978-12-12 1983-11-03 Degussa Ag, 6000 Frankfurt Carrier for catalysts with cross-flow effect and use, traversed by flow channels
JP3459937B2 (en) 1992-03-18 2003-10-27 新日本製鐵株式会社 Metal carrier for exhaust gas purification catalyst
JPH06182224A (en) * 1992-09-18 1994-07-05 Nippondenso Co Ltd Self heat-generation type honeycomb filter
JPH06254413A (en) * 1993-03-01 1994-09-13 Ngk Insulators Ltd Honeycomb with turbulence holes
JPH06320014A (en) * 1993-03-17 1994-11-22 Nippondenso Co Ltd Metallic carrier
JPH08103664A (en) * 1994-10-04 1996-04-23 Nippondenso Co Ltd Honeycomb body and catalytic converter having catalyst carrier consisting of the honeycomb body
KR19980016362A (en) * 1996-08-27 1998-05-25 김영귀 Catalyst for purification of exhaust gas of automobile
DE60027688T3 (en) * 1999-08-30 2012-03-29 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure with corrugated walling and method of making same
ATE258821T1 (en) * 2000-08-16 2004-02-15 Umicore Ag & Co Kg EXHAUST GAS TREATMENT CATALYST FOR CLOSE TO ENGINE USE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
JP2002119868A (en) * 2000-10-17 2002-04-23 Babcock Hitachi Kk Catalytic structural body for purifying waste gas
CN2457345Y (en) * 2000-12-26 2001-10-31 山西利民机械厂 Cellular metal carrier
JP4344102B2 (en) * 2001-06-06 2009-10-14 バブコック日立株式会社 Catalyst slurry for exhaust gas denitration and method for producing the same
JP2003159534A (en) * 2001-11-26 2003-06-03 Babcock Hitachi Kk Catalyst structure for cleaning exhaust gas and manufacturing method therefor
JP2003170063A (en) * 2001-12-06 2003-06-17 Babcock Hitachi Kk Exhaust gas cleaning catalyst
DE10203689A1 (en) * 2002-01-31 2003-08-07 Bayer Ag Cathodic current distributor for electrolytic cells
WO2004022937A1 (en) * 2002-08-16 2004-03-18 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Metal honeycomb body consisting of at least partially perforated sheet metal layers
US7083860B2 (en) * 2002-08-16 2006-08-01 Emitec Gesellschaft Fuer Emissionstechnologie Mbh Metallic honeycomb body having at least partially perforated sheet-metal layers
JP2004141711A (en) * 2002-10-22 2004-05-20 Babcock Hitachi Kk Exhaust gas cleaning catalyst body, catalyst structure and method of manufacturing them
JP2004195295A (en) * 2002-12-16 2004-07-15 Babcock Hitachi Kk Method for manufacturing catalytic structure for exhaust gas cleaning
JP4868714B2 (en) * 2004-04-12 2012-02-01 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification filter catalyst
JP4762506B2 (en) * 2004-05-26 2011-08-31 新日鉄マテリアルズ株式会社 Honeycomb body and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080101889A (en) 2008-11-21
BRPI0707706A2 (en) 2011-05-10
DE102006005788A1 (en) 2007-08-09
ATE477404T1 (en) 2010-08-15
EP1984607A1 (en) 2008-10-29
CN101395352B (en) 2010-06-30
BRPI0707706A8 (en) 2018-04-24
RU2008136075A (en) 2010-03-20
DE502007004719D1 (en) 2010-09-23
US20090214406A1 (en) 2009-08-27
US7767622B2 (en) 2010-08-03
JP5268653B2 (en) 2013-08-21
EP1984607B1 (en) 2010-08-11
WO2007090618A1 (en) 2007-08-16
CN101395352A (en) 2009-03-25
JP2009525856A (en) 2009-07-16
BRPI0707706B1 (en) 2018-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2431049C2 (en) Catalyst with improved parameters of operation beginning
JP3544471B2 (en) Hexagonal cell honeycomb structure and its gripping method
CN109621947B (en) Catalyst for purifying exhaust gas for automobile
JP4960709B2 (en) Exhaust gas purification catalyst having a noble metal concentration changing in the axial direction, and method for producing the catalyst
US11179676B2 (en) Catalytically active particulate filter
JP4935219B2 (en) Exhaust gas purification catalyst
US20070231539A1 (en) Honeycomb structure and honeycomb catalytic body
CN102049191B (en) Method for cleaning combustion engine exhaust gases
JP2012035206A (en) Exhaust gas purifying catalyst
JP2005334801A (en) Catalyst for purifying exhaust gas
US10408102B2 (en) Oxidation catalyst device for exhaust gas purification
CN108568308B (en) Catalyst for exhaust gas purification
JPH08177473A (en) Exhaust emission control device
CN101111309A (en) Catalyst for purifying exhaust gases and exhaust-gas purification controller using the same
JP6206102B2 (en) Catalytic converter
FI94455C (en) Catalyst and preparation process for the same
US11167269B1 (en) Three-way catalyst materials and appurtenant devices and systems
KR100915971B1 (en) Catalytic converter system for exhaust gas by using three-dimensional cellular structures fabricated of wires
JP2006281118A (en) Metallic catalyst carrier
Pannone et al. A comparison of conversion efficiency and flow restriction performance of ceramic and metallic catalyst substrates
Bollig et al. Next generation catalysts are turbulent: development of support and coating
JP2009165929A (en) Catalyst for cleaning exhaust
US20240149257A1 (en) Particle filter for exhaust gas of gasoline engines
JP7106565B2 (en) Exhaust gas purifier using metal base material and manufacturing method thereof
JP2009293538A (en) Catalyst device for exhaust gas purification

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200208